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ARQ

數據鏈路層的錯誤糾正協議之一

自動重傳請求(Automatic Repeat-reQuest,ARQ)是OSI模型中數據鏈路層的錯誤糾正協議之一。它包括停止等待ARQ協議和連續ARQ協議,錯誤偵測(Error Detection)、正面確認(Positive Acknowledgment)、逾時重傳(Retransmission after Timeout)與負面確認繼以重傳(Negative Acknowledgment and Retransmission)等機制。

定義


如果在協議中,發送方在準備下一個數據項目之前先等待一個肯定的確認,則這樣的協議稱為PAR(Positive Acknowledgement with Retransmission,支持重傳的肯定確認協議)或者ARQ(Automatic Repeat Request,自動重複請求協議)。
自動重傳請求(Automatic Repeat Request),通過接收方請求發送方重傳出錯的數據報文來恢復出錯的報文,是通信中用於處理通道所帶來差錯的方法之一,有時也被稱為後向糾錯(Backward Error Correction,BEC);另外一個方法是通道糾錯編碼。

分類


傳統自動重傳請求分成為三種,即停等式(stop-and-wait)ARQ,回退n幀(go-back-n)ARQ,以及選擇性重傳(selective repeat)ARQ。后兩種協議是滑動窗口技術與請求重發技術的結合,由於窗口尺寸開到足夠大時,幀在線路上可以連續地流動,因此又稱其為連續ARQ協議。三者的區別在於對於出錯的數據報文的處理機制不同。三種ARQ協議中,複雜性遞增,效率也遞增。除了傳統的ARQ,還有混合ARQ(Hybrid-ARQ)。

停等式ARQ

在停等式ARQ中,數據報文發送完成之後,發送方等待接收方的狀態報告,如果狀態報告報文發送成功,發送後續的數據報文,否則重傳該報文。
停等式ARQ,發送窗口和接收窗口大小均為1,發送方每發送一幀之後就必須停下來等待接收方的確認返回,僅當接收方確認正確接收后再繼續發送下一幀。該方法所需要的緩衝存儲空間最小,缺點是通道效率很低。

回退n幀的ARQ

發信側不用等待收信側的應答,持續的發送多個幀,假如發現已發送的幀中有錯誤發生,那麼從那個發生錯誤的幀開始及其之後所有的幀全部再重新發送。
特點:(GBN)複雜度低,但是不必要的幀會再重發,所以大幅度範圍內使用的話效率是不高的
例:如果序列號有K bits,那麼這個ARQ的協議大小為:2^k-1。

選擇性重傳ARQ

發信側不用等待收信側的應答,持續的發送多個幀,假如發現已發送的幀中有錯誤發生,那麼發信側將只重新發送那個發生錯誤的幀。
特點:相對於GBN 複雜度高,但是不需要發送沒必要的幀,所以效率高。
例:如果序列號有K bits,那麼這個ARQ的協議大小為:2^(k-1)。

混合ARQ

在混合ARQ中,數據報文傳送到接收方之後,即使出錯也不會被丟棄。接收方指示發送方重傳出錯報文的部分或者全部信息,將再次收到的報文信息與上次收到的報文信息進行合併,以恢復報文信息。

應用


在現代的無線通信中,ARQ主要應用在無線鏈路層。比如,在WCDMA和cdma2000無線通信中都採用了選擇性重傳ARQ和混合ARQ。

優缺點


優點:比較簡單。因而被廣泛的應用在分組交換網路中。
缺點:1.通信通道的利用率不高,也就是說,通道還遠遠沒有被數據比特填滿。2.是需要接收方發送ACK,這樣增加了網路的負擔也影響了傳輸速度。重複發送數據包來糾正錯誤的方法也嚴重的影響了它的傳輸速度。